表面活性剂应用导论第5章阳离子表面活性剂.ppt

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1、11/5/2023,表面活性剂应用导论第五章,阳离子表面活性剂,轻化工程专业,丁斌,第5章 阳离子表面活性剂,5.1 阳离子表面活性剂概述5.2 阳离子表面活性剂的性质5.3 几种阳离子表面活性剂5.4 阳离子表面活性剂的应用,5.1 阳离子表面活性剂概述,阳离子表面活性剂是具有阳离子亲水基团的表面活性剂。依据亲水基结构分类：(1)胺盐型(2)季铵盐型(3)杂环型(4)鎓盐型,(1)胺盐型 该类产物是脂肪胺与无机酸形成的盐，只溶于酸性溶液中，在酸性条件下具有表面活性，而在碱性条件下，胺盐与碱作用生成游离胺而使其溶解度降低失去表面活性，因此它的使用范围受到一定的限制。代表品种结构式：,5.1 阳

2、离子表面活性剂概述,R-NH2HCl伯胺盐,CH3|R-N-HCl仲胺盐|H,CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3,(2)季铵盐型 季铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。季铵盐洗涤能力差，但杀菌能力强，在阳离子表面活性剂中的地位最为重要，产量也最大。代表品种结构式：,5.1 阳离子表面活性剂概述,R1|R2-N+-CH3 X-|R3,5.1 阳离子表面活性剂概述,(3)杂环型 杂环类阳离子表面活性剂是分子中除碳、氢原子外，还含有其它原子，且呈环状结构的化合物。这类表面活性剂有：,吗啉型,吡啶型,5.1 阳离子表面活性剂概述,(3)杂环型,咪唑啉型,哌嗪

3、型,喹啉型,5.1 阳离子表面活性剂概述,(4)鎓盐型 按照携带正电荷的原子不同，如P、As、S、I 等，阳离子表面活性剂还包括鏻盐、锍盐、碘鎓和鉮盐化合物等。鏻盐化合物 该类阳离子表面活性剂具有良好的杀菌性能，主要用作乳化剂、杀虫剂、杀菌剂等。此外，四羟甲基氯化鏻还具有优良的阻燃性能，可作为织物阻燃整理剂。,CH2OH|HOH2C-P+-CH2OH Cl-|CH2OH,5.1 阳离子表面活性剂概述,锍盐化合物 锍盐化合物可溶于水，具有除草、杀灭软体动物、杀菌和杀真菌等作用，是有效的杀菌剂，而且对皮肤的刺激小，因此使用性能优于传统的季铵盐化合物。氧化锍衍生物是锍盐型阳离子表面活性剂中性能十分优

4、异的品种，它在阴离子洗涤剂和传统的松香皂配方中均能保持良好的杀菌性。,5.1 阳离子表面活性剂概述,碘鎓化合物 碘鎓化合物的优点是同阴离子型洗涤剂和肥皂具有较好的相容性，抗微生物效果好，而且对次氯酸盐的漂白作用有较好的稳定性。其结构通式为,邻碘联苯,亚碘酰联苯,联苯碘鎓硫酸盐,5.1 阳离子表面活性剂概述,鉮盐化合物 鉮盐型阳离子表面活性剂的性质与鏻盐化合物近似，其化学通式为,第5章 阳离子表面活性剂,5.1 阳离子表面活性剂概述5.2 阳离子表面活性剂的性质5.3 几种阳离子表面活性剂5.4 阳离子表面活性剂的应用,5.2 阳离子表面活性剂的性质,在阳离子表面活性剂中，应用最广泛的是季铵盐型

5、，且具有代表性，因此，这里仅讨论季铵盐型阳离子表面活性剂结构与性能的关系。(1)溶解性(g/100ml),随着碳链长度的增加，其水溶性和醇溶性均呈下降趋势。碳原子数15个的水溶性急剧下降。,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(1)溶解性 疏水性烷基的个数、链上的取代基的性质对表面活性剂的溶解性能也有影响：含有单个长链时(R1)，能溶于极性溶剂，但不溶于非极性溶剂；而含有两个长链时(R1，R2)，几乎不溶于水，但溶于非极性溶剂。当烷基链上带有亲水性或不饱和基团时，能增加其水溶性。,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(2)Krafft 温度点 离子型表面活性剂在低温时溶解度较低，随着温度的升高溶解度增

6、大，当达到某一温度以后其溶解度突然迅速增加，该温度即Krafft点或临界溶解温度(CST)。Krafft点是离子型表面活性剂单体、胶束和未溶解的表面活性剂固体共存的三相点。阳离子表面活性剂的Krafft点是表征其在水溶液中溶解性能的特征指标：Krafft点越高，表面活性剂越难溶，溶解度越低；Krafft点越低，表面活性剂越易溶，溶解度越高。,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(2)Krafft 温度点 Krafft点与疏水碳链长度的关系 通常，Krafft点与表面活性剂疏水基碳链的长度呈线性关系，并可表示为：Krafft 点 a+bna，b-常数；n-碳链所含碳原子的个数。依此式：碳链越长，n值

7、越大，则Krafft点越高，溶解度越低。,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(2)Krafft 温度点 Krafft点与疏水碳链长度的关系 同系物的碳氢链越长其Krafft点的温度越高。通过Krafft点可以衡量表面活性剂的溶解性能。,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(2)Krafft 温度点 Krafft点与成盐的配对阴离子的关系如，配对阴离子对十六烷基吡啶Krafft点的影响：,按照 Cl、Br、I的次序，表面活性剂的Krafft点温度升高，由此可知，其溶解性能将按此顺序依次降低。,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(3)表面张力 季铵盐型表面活性剂烷基碳数与表面张力的规律：,随着烷基碳链长度

8、的增加，表面活性剂的表面张力逐渐下降。,表中：-表面张力，mN/m,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(3)表面张力 分子结构相同时，表面张力与溶液的浓度有关:,分子结构相同时，溶液浓度升高，表面张力逐渐降低；溶液浓度升高到一定值时(如0.04 mol/L)之后，表面张力反而略有升高。,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(4)临界胶束浓度CMC 季铵盐型表面活性剂烷基碳数与CMC的规律：,随着烷基碳数增加，临界胶束浓度CMC降低。,CMC：1.510-2 mol/L,CMC：7.810-3 mol/L,5.2 阳离子表面活性剂的性质,(4)临界胶束浓度CMC 季铵盐型表面活性剂烷基碳数与CMC的规

9、律：,同系物随其碳氢链增长，临界胶束浓度CMC降低。,CMC：3.510-3 mol/L,CMC：9.210-4 mol/L,第5章 阳离子表面活性剂,5.1 阳离子表面活性剂概述5.2 阳离子表面活性剂的性质5.3 几种阳离子表面活性剂5.4 阳离子表面活性剂的应用,5.3 几种阳离子表面活性剂,(1)烷基季铵盐,十二烷基三甲基溴化铵，表活剂 1231-Br，杀菌剂、抗静电剂、直接染料固色剂。,十六烷基三甲基溴化铵，表活剂 1631-Br，杀菌剂、织物柔软剂。,Br-溴,水介质,60-80oC,5.3 几种阳离子表面活性剂,X-,十二烷基三甲基氯化铵，乳胶防粘剂DT，主要用于乳胶防粘和杀菌。

10、,十六烷基三甲基氯化铵，纤维柔软剂CTAC。,Cl-氯,(1)烷基季铵盐,加热,加压,5.3 几种阳离子表面活性剂,(2)含杂原子的季铵盐特点：是亲水的季铵阳离子与烷基疏水基是通过酰胺键、酯键、醚键或硫醚等基团相连接，所以又称间接连接型阳离子表面活性剂。含氧原子,含酰氨基的,含醚基的,表活剂 Sapamine MS,5.3 几种阳离子表面活性剂,含氮原子,5.3 几种阳离子表面活性剂,含硫原子,5.3 几种阳离子表面活性剂,(3)含有苯环的季铵盐十二烷基二甲基苄基氯化铵/洁尔灭/1227/TAN,80-90oC 3h,十二烷基二甲基苄基溴化铵/新洁尔灭,5.3 几种阳离子表面活性剂,(3)含有

11、苯环的季铵盐十二烷基二甲基苄基氯化铵/洁尔灭/1227/TAN 阳离子活性剂1227易溶于水，稳定性良好，能耐热、耐光、耐压、无挥发性。1227是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作用和一定的缓蚀作用，此外，还具有良好的发泡能力。但所带离子性与阴离子表面活性剂恰好相反，所以不能与阴离子表面活性混在一起使用，若混合，则产生沉淀并失去效能。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(3)含有苯环的季铵盐N,N-二乙基-(3-甲氧基苯氧乙基)苄基氯化铵/NTN NTN是一种杀菌剂。其疏水部分含有醚基。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(3)含有苯环的季铵盐Zephirol

12、M Zephirol M的疏水部分含有磺酰胺基团。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(3)含有苯环的季铵盐Hyamine 1622,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 季铵盐分子中所含的主要是吗啉环、吡啶环、咪唑啉环、哌嗪环、喹啉环，等。主要用作：湿润剂、洗涤剂、杀菌剂、缓蚀剂、纤维柔软剂、助染色剂、抗静电剂、分散剂、起泡剂，等。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有吗啉环的季铵盐,N-甲基-N-十六烷基吗啉甲基硫酸酯盐,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有吗啉环的季铵盐,吗啉季铵盐可作为润湿剂、洗净剂、杀菌剂以及润滑剂组分。,硫代吗啉季铵

13、盐,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有吗啉环的季铵盐,对叔辛基苯氧乙基-N-乙基吗啉-N-乙基醚乙基硫酸酯盐,该活性剂主要用作起泡剂。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有哌嗪环的季铵盐,对叔辛基苯氧乙基-N-苄基哌嗪-N-乙基醚氯化物,该活性剂主要用作一种杀菌剂的分散剂。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有吡啶环的季铵盐 主要用作纤维防水剂，也作染色助剂和杀菌剂。,氯化十二烷基吡啶,氯化十六烷基吡啶,溴化十六烷基吡啶,氯化硬脂酰甲胺基吡啶,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有吡啶环的季铵盐,Emcol E-6

14、07，是一种矿物浮选剂。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有吡啶环的季铵盐,Velan PF,Zelan PF,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有喹啉环的季铵盐 即含有喹啉或异喹啉环的季铵盐。主要用作杀菌剂，也可作柔软剂、润湿剂及矿物浮选剂。如,Isothan Q,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有咪唑啉环的季铵盐 结构通式：,R是含822个碳原子的长链烷基；R是低级烷基或苄基等。此类表活剂主要用作优良的纤维柔软剂和平滑剂，能赋予腈纶、棉、尼龙等织物优异的柔软性，并能提高织物的使用性能。也常用作性能优异的起泡剂和直接染料固色剂。

15、,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有咪唑啉环的季铵盐,Alrosopt MB，是一种强力杀菌剂。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有其他杂环的季铵盐 含噁唑环的季铵盐。在碱性条件下易于开环形成开链季铵盐。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(4)含杂环的季铵盐 含有其他杂环的季铵盐 含嘧唑环的季铵盐。结构较为稳定，不易分解。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 主要有长链烷基伯、仲、叔胺盐三大类。长链烷基伯胺盐酸盐 主要用作纤维柔软剂和矿物浮选剂。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 主要有长链烷基伯、仲、叔胺盐三大类。仲胺盐 目前市售商

16、品主要是Priminox系列，结构通式为：,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 主要有长链烷基伯、仲、叔胺盐三大类。叔胺盐 其中，最重要的品种是：亲油基中含有酯基的Soromine系列，用作渗透剂、匀染剂；含有酰基的 Ninol、Sapamine系列产品，用作纤维柔软剂、直接染料固色剂。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 叔胺盐 a.亲油基中含有酯基的Soromine系列 重要品种 Soromine A，国内商品牌号乳化剂FM，具有良好的渗透性和匀染性，结构式：,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 叔胺盐 a.亲油基中含有酯基的Soromine系列 其他品种还有：So

17、romine DB Soromine AF,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 叔胺盐 b.含有酰基的Ninol系列 产品结构通式：,长碳链烷基和酰胺键相连，抗水解性能好。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 叔胺盐 b.含有酰基的Sapamine系列 主要用作纤维柔软剂、直接染料固色剂。产品结构通式：主要产品：,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 Ahcovel系列产品 主要品种Ahcovel F和Ahcovel G，用作纤维柔软剂。耐热性差，易变黄，易使染料变色。Ahcovel F,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 Ahcovel系列产品 Ahcovel G，用作纤维柔软剂。耐热性、耐光性好，长时间保存不变黄，不发臭，性质稳定。Ahcovel G,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 Ahcovel系列产品 又如下结构的表面活性剂，是优良的纤维处理剂，可提高纤维织物的耐热性，有羊毛似的手感，长时间保存不变色。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(5)胺盐型 Ahcovel系列产品 又如下结构的表面活性剂，用作蛋白质纤维的处理剂，具有防虫蛀作用。,5.3 几种阳离子表面活性剂,(6)咪唑啉盐 该类表面活性剂的通式：如：,